陳志忠

（濮陽(yáng)市華龍區(qū)孟軻鄉(xiāng)人民政府，河南 濮陽(yáng) 457001）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)種植范圍最廣、產(chǎn)量最高的一種糧食作物。我國(guó)研究小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)已有很長(zhǎng)一段時(shí)間，通過(guò)對(duì)小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究和應(yīng)用，不僅提升了小麥的產(chǎn)量，而且能夠充分發(fā)揮小麥優(yōu)良品種的作用。

1 小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究現(xiàn)狀

所謂轉(zhuǎn)基因技術(shù)，就是人為把目的基因通過(guò)分子生物學(xué)的方法轉(zhuǎn)入靶細(xì)胞中對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行改良。小麥?zhǔn)钱?dāng)前最重要的糧食作物之一，是人類(lèi)蛋白質(zhì)的主要攝取源，其中還包含維生素B、維生素E及纖維素等物質(zhì)。當(dāng)前我國(guó)主要使用農(nóng)桿菌介導(dǎo)和花粉管通道2種轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)小麥進(jìn)行優(yōu)化改良。

花粉管通道的轉(zhuǎn)化理論最早出現(xiàn)在1975年，當(dāng)時(shí)是以煙草作為材料，把供體品種的花粉經(jīng)過(guò)射線(xiàn)殺死之后和受體品種的花粉進(jìn)行混合，以此實(shí)現(xiàn)供體花色性狀的變異。1995年，這種方法被應(yīng)用于小麥，獲得了小麥轉(zhuǎn)基因植株。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，受體細(xì)胞同時(shí)具備再生感受態(tài)與轉(zhuǎn)換感受態(tài)，這個(gè)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換成功的關(guān)鍵所在。在受精過(guò)程中，分化出的程度較高的卵細(xì)胞和精子開(kāi)始接觸時(shí)會(huì)發(fā)生激烈的脫分化反應(yīng)。當(dāng)受精形成合子之后，其就會(huì)將分化特征進(jìn)行消除，進(jìn)而形成核大且質(zhì)濃的細(xì)胞。而花粉管通道就是運(yùn)用這個(gè)特征，把外在的DNA引到運(yùn)行的花粉管中，使其有參與受精過(guò)程的機(jī)會(huì)，進(jìn)而達(dá)到轉(zhuǎn)化目的。就小麥的受精過(guò)程中細(xì)胞形態(tài)學(xué)的分析而言，花粉管在花柱中向胚囊移動(dòng)時(shí)，花柱會(huì)被橫向切斷，此時(shí)滴在斷口上的外部DNA就會(huì)被其中的細(xì)胞所吸收，其中就有花粉管［1］。

農(nóng)桿菌介導(dǎo)法有著操作簡(jiǎn)單和成本低的特點(diǎn)，實(shí)用性較強(qiáng)，因此被廣泛應(yīng)用于小麥遺傳轉(zhuǎn)化。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法有著基因拷貝數(shù)低、轉(zhuǎn)基因沉默相對(duì)少和轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)。隨著農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化體系的逐漸成熟，使小麥有了較為高效的轉(zhuǎn)化體系。在使用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法時(shí)，需要注意的是小麥高頻再生系統(tǒng)是提升轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵基礎(chǔ)，在這個(gè)過(guò)程中受到基因型的影響，不同小麥基因型對(duì)農(nóng)桿菌的侵染程度是不同的，因此要選用對(duì)農(nóng)桿菌較為敏感的小麥基因型，這對(duì)小麥新品種的選育和功能基因組研究有著極大的意義［2］。

目前，還出現(xiàn)了新型轉(zhuǎn)基因小麥。新的轉(zhuǎn)基因技術(shù)是用金顆粒轟擊小麥種子，這種金顆粒已經(jīng)注入了用于SBPase的遺傳編碼材料，而SBPase作為一種酶已被證實(shí)在光合作用中扮演著重要角色。研究人員計(jì)劃使用2種類(lèi)型的轉(zhuǎn)基因技術(shù)，一種是在原小麥基因序列基礎(chǔ)上添加2個(gè)基因，另一種則添加6個(gè)基因。在溫室研究中，該技術(shù)可明顯提升小麥產(chǎn)量20%～40%。

2 小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)的具體應(yīng)用

目前，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以應(yīng)用在抗病、抗蟲(chóng)及品種改良等多個(gè)方面，能夠?yàn)樾←溕a(chǎn)帶來(lái)技術(shù)上的支持，同時(shí)也為我國(guó)的轉(zhuǎn)基因工程研究工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.1 抗病轉(zhuǎn)基因

小麥生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)經(jīng)常遭到白粉病和黃花葉等多種病害的危害，這些病種會(huì)降低小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量。當(dāng)前使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育的抗病轉(zhuǎn)基因作物已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，使用抗病和防御反應(yīng)的基因能夠獲取一些有潛在價(jià)值的轉(zhuǎn)基因小麥。應(yīng)用于小麥中的抗病基因有很多，其中有抗病和病程相關(guān)的蛋白基因，如幾丁質(zhì)酶或者葡聚糖酶基因等。在實(shí)際轉(zhuǎn)化過(guò)程中，將大麥中的幾丁質(zhì)酶基因和曲霉菌抗菌蛋白基因一起轉(zhuǎn)入小麥中，能夠有效降低白粉病的發(fā)病率和葉銹菌孢子的形成概率。還有使用基因槍共轉(zhuǎn)化的方式對(duì)小麥黃花葉病毒進(jìn)行復(fù)制，以此獲得抗黃花葉病且遺傳相對(duì)穩(wěn)定的小麥轉(zhuǎn)基因品種?？傊?，當(dāng)前小麥抗病轉(zhuǎn)基因的研究較多，經(jīng)過(guò)對(duì)多種抗病基因的聚合，能夠培育出抗病性較強(qiáng)的小麥品種。例如，小麥缺少赤色霉病、紋枯病等相關(guān)病害的抗體，通過(guò)對(duì)抗病基因的研究和挖掘，能夠使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)產(chǎn)出抗病的小麥品種，以此提升小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量［3］。

2.2 抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因

蟲(chóng)害一直是影響小麥生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，危害小麥作物的病蟲(chóng)有100多種，其中麥蚜蟲(chóng)、吸漿蟲(chóng)、地下害蟲(chóng)及麥葉蜂等病蟲(chóng)危害嚴(yán)重。例如，在二氧化碳濃度增加及耕種模式變化的情況下，麥蚜蟲(chóng)繁殖能力和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性得到了提升，對(duì)小麥的危害面積和程度正在逐漸擴(kuò)大。因此，加強(qiáng)抗蟲(chóng)小麥研究極為重要。對(duì)此，一是可以利用蛋白酶抑制劑基因，如絲氨酸蛋白酶或胰蛋白酶等。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，科學(xué)家把大麥胰蛋白酶抑制基因轉(zhuǎn)入小麥中，對(duì)小麥病蟲(chóng)害有很強(qiáng)的抑制效果；二是外源凝集素基因，凝集素是一種特殊異糖結(jié)合的活性蛋白，對(duì)小麥蚜蟲(chóng)有很強(qiáng)的抗殺效果。

目前，小麥抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因方面的研究相對(duì)少。因此，研究和利用更新和更安全的抗蚜蟲(chóng)基因，是小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究的重點(diǎn)。例如，β-法尼烯能夠讓蚜蟲(chóng)產(chǎn)生騷動(dòng)，并且使其從小麥植株上脫離，并且將蚜蟲(chóng)的天敵吸引過(guò)來(lái)；而EβF是蚜蟲(chóng)體內(nèi)的信息物質(zhì)，能夠讓蚜蟲(chóng)的數(shù)量密度保持在一定范圍中，進(jìn)而有效控制蚜蟲(chóng)對(duì)小麥的危害?；诖?，一些作物專(zhuān)家在試驗(yàn)中將EβF合成酶基因轉(zhuǎn)入作物中，進(jìn)而獲得能夠釋放EβF的植株，這種植株能夠驅(qū)趕蚜蟲(chóng)，并且將蚜蟲(chóng)蜂吸引過(guò)來(lái)，有效預(yù)防蚜蟲(chóng)為害。

2.3 優(yōu)化和提升小麥的品質(zhì)與產(chǎn)量

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的提升，小麥的品質(zhì)改良和優(yōu)化得到了重視。首先，通過(guò)對(duì)小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)ψ蚜５挠捕冗M(jìn)行改善。籽粒的硬度是評(píng)判小麥品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)磨粉的質(zhì)量和食品加工質(zhì)量有很大的影響。同時(shí)，小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)還能夠?qū)π←湹臓I(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行優(yōu)化。例如，通過(guò)抑制小麥支鏈淀粉酶的活性，以此提升直鏈淀粉含量。此外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)還能提升小麥的產(chǎn)量。通過(guò)將植物光合作用中的關(guān)鍵酶基因轉(zhuǎn)入小麥中，促使小麥的光合作用增強(qiáng)。例如，將玉米中的磷酸烯醇式丙酮酸化酶基因轉(zhuǎn)入小麥中，發(fā)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)基因植株葉片中的磷酸烯醇式丙酮酸化酶基因活性提升了3～5倍，并且有效提升了光合效率。最后，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的使用，能夠有效提升小麥胚乳中淀粉的含量。例如，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶大亞基因可以決定小麥籽粒中淀粉合成效率。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)合理利用小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)，能夠?qū)⒁恍┯行У幕蜣D(zhuǎn)入小麥中，從而增強(qiáng)小麥的抗病抗蟲(chóng)性能，以此提高小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量。

［1］吳花.關(guān)于轉(zhuǎn)基因小麥的應(yīng)用前景［J］.吉林農(nóng)業(yè)（學(xué)術(shù)版），2013（3）：269.

［2］徐建偉，于沐，張果果，等.小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（19）：33，35.

［3］蘇玲，楊蕾.小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其應(yīng)用研究［J］.中國(guó)科技縱橫，2016（23）：5-6.